Perturbation 효과를 이용한 원형 마이크로스트립 안테나의 소형화 = Miniaturization of Circular Microstrip Antenna Using the Perturbation Effect

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, a 3D structure skimmer-shaped circular microstrip antenna is designed, the ends of whose both sides are made as DC(Depressed Carving part) applying perturbation effect to reduce the patch size of microstrip antenna operating at design frequency 1.575 GHz. The result shows its return loss, - 10 dB bandwidth, gain, - 3 dB beamwidth E, H-plane are -26.59 dB, 65 MHz(4.13 %), 4.66 dBd, $79^{\circ},\;87^{\circ}$ respectively. The diameter of the antenna is 85 mm, which is 12.4 % reduced compared to the size(97 mm) of general microstrip patch antenna. Therefore its area reduction is 23.2 %. Furthermore, a linear and circular polarized baseball-shaped circular microstrip antenna is designed to minimize the patch size of the antenna. This structure of antenna operating at the design frequency 1.575 GHz is applied with the optimum RC(Raised Carving part) & DC ratio and an asymptotic line angle. In case of linear polarized baseball-shaped circular microstrip antenna, the patch size of the antenna is 74 mm, which is 41.8 % area reduction compared to general microstrip patch antenna. In case of circular polarized baseball-shaped circular microstrip antenna, the diameter of patch is 82 mm, which is 28.5 % area reduction compare to general microstrip patch antenna linear polarized. We have verified that the perturbation effect can be applied to minimize the circular microstrip antenna.

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 설계 주파수인 1.575 GHz 에서 동작하는 마이크로스트립 안테나의 패치 크기 ( 공진 길이 )를 줄이기 위하여 패치의 양단 끝부분을 음각으로 구성하여 perturbation 효과를 적용한 3 차원 구조의 모자형 원형 마이크로스트립 안테나를 고안 및 설계하였다. 그 결과 반사 손실 - 26.59 dB, -10 dB 대역폭 65 MHz(4.13 %), 이득 4.66 dBd, - 3 dB 빔폭 E, H-면 각각 $79^{\circ},\;87^{\circ}$의 특성을 나타내었으며, 안테나 직경은 85 mm로 평면형의 97 mm에 비해 12 mm(12.4 %) 단축되어 23.2 %의 면적 축소율을 얻었다. 또한 패치의 크기를 더욱 소형화시키기 위하여 최적화시킨 양각 대 음각의 비와 점근선 각도를 조정하여 설계 주파수에서 동작하는 선형 편파 및 원형 편파 야구공형 원형 마이크로스트립 안테나를 설계 및 제작하였다. 선형 편파의 경우, 패치 직경은 74 mm로 평면형에 비해 41.8 %의 면적 축소율을 얻었으며, 원편파의 경우, 패치 직경이 82 mm로 평면형 선형 편파에 비해 28.5 %의 면적 축소율을 얻었다. 이로써 원형 마이크로스트립 안테나의 소형화에 perturbation 효과 적용이 유효함을 확인하였다.

참고문헌 (Reference)

1 "소형화를 위한 주름형 선형 편파 패치 안테나" 23 (23): 803-806, 2001

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3 "소형화를 위한 3차원 구조 마이크로스트립 패치 안테나" 157-167, 2003

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5 "Microwave Engineering" 340-346, 1998.

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